(57)【要約】  【課題】本発明の目的は、表面段差被覆性の悪化や成膜速度の低下を解決し、従来以上のスループットを得ることのできる紫外線励起によるＡＬＤを提供することを目的としている。  【解決手段】基板Ｗを反応室３内に搬入する工程と、前記反応室３内に搬入された前記基板Ｗに原料を供給して化学吸着する工程と、前記原料が化学吸着された基板Ｗに紫外光を照射する工程と、処理後の基板Ｗを反応室３より搬出する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記原料が化学吸着された工程と前記紫外光を照射する工程とを複数回繰り返す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理室に搬入する工程と、
前記処理室に搬入された前記基板に原料を供給して化学吸着する工程と、
前記原料が化学吸着された基板に紫外光を照射する工程と、
前記基板を前記処理室より搬出する工程と、を有し、
前記基板に原料を供給して化学吸着する工程と前記原料が化学吸着された基板に紫外光を
照射する工程とを複数回繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記原料が化学吸着された基板に紫外光を照射する工程において、酸素を流すことを特徴
とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
基板を処理する処理室と、
前記基板に対して原料を供給するガス供給ラインと、
前記処理室内の基板を加熱する加熱手段と、
前記基板に対して紫外光を照射する紫外光照射手段と、
前記処理室を排気する排気ラインと、
前記原料の供給と前記紫外光の照射を交互に行うよう制御するコントローラを有すること
を特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理工程において特に半導体製造工程に用いる基板の処理方法及び基板
処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機金属材料や金属酸化物などの原料を用いて金属薄膜や金属酸化物などを成膜
する場合、反応炉に原料を導入し、気相中で熱により反応させる熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が一般的に用いられてきた。この方法は、
気相中で原料を分解し、それを基板表面に堆積させるといった成膜機構である。しかし、
この方法は、表面段差被覆性が良好でないという欠点がある。この問題を解決するため、
コールドウォールといった基板のみを加熱し、表面近傍で原料を反応させる方法をとる。
また近年のＬＳＩデザインルールの縮小により、成膜温度の低温化が必要となってきてい
る。この場合、プラズマＣＶＤや光ＣＶＤが用いられているが、表面段差被覆性の優れた
極薄膜を形成することは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これに対し、原料を一層だけ成膜するというサイクルを繰り返すＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ
Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が用いられている。一般にＬＳＩの生産では生産
コストを下げるため、成膜速度の向上が求められているが、この方法では一層ずつ成膜す
ることから成膜速度が遅く、成膜速度向上のためには原料導入サイクルと反応物質導入サ
イクルをすばやく切り替える必要がある。この切り替えが不十分だった場合、原料と反応
物質が気相中で反応を起こし、半導体デバイスの特性に悪影響を与えるパーティクルの原
因になるため、反応室の容積を小さくしたり装置の排気能力を高めたりするなどの方策を
とっているが、それには限界があり、必然的に成膜速度は低下してしまう。
【０００４】
本発明の目的は従来技術の問題点である表面段差被覆性の悪化や成膜速度の低下を解決
し、従来以上のスループットを得ることのできる紫外線励起によるＡＬＤを提供すること
にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の特徴とするところは、基板を処理室に搬入する工程と、前記処理室に搬
入された前記基板に原料を供給して化学吸着させる工程と、前記原料が化学吸着された基
板に紫外光を照射する工程と、前記基板を前記処理室より搬出する工程とを有する半導体
装置の製造方法において、前記基板に原料を供給して化学吸着させる工程と前記原料が化
学吸着された基板に紫外光を照射する工程とを複数回繰り返すことにある。
【０００６】
本発明の第２の特徴とするところは、第１の特徴において、前記原料が化学吸着された
基板に紫外光を照射する工程において、酸素を流すことにある。
【０００７】
本発明の第３の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記基板に対して原料
を供給するガス供給ラインと、前記処理室内の基板を加熱する加熱手段と、前記基板に対
して紫外光を照射する紫外光照射手段と、前記処理室を排気する排気ラインと、前記原料
ガスの供給と前記紫外光の照射を交互に行うよう制御するコントローラを有することにあ
る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来技術で必要であった反応物質の導入、排気時間を、紫外光の照射
のみにより短時間で反応させることができるため、スループットの向上を図ることができ
る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態における基板処理装置としての枚葉型半導体製造装置を説明
するものである。
本基板処理装置の構成について説明する。基板（ウェハ）Ｗを格納したカセットが搬入さ
れるウェハカセット室１と、前記ウェハカセット室１とゲートバルブを介してウェハＷを
搬送するロボット（図示しない）を有するウェハ搬送室２が接続され、前記ウェハ搬送室
２と基板（ウェハ）Ｗを処理する処理室（反応室３）がゲートバルブを介して接続されて
いる。前記反応室３には、材料ガスおよび反応ガスを供給するガス導入手段４が設けられ
、前記ガス導入手段４には、前記ガス流量を制御するガス流量制御手段５が設けられてい
る。前記反応室３内のウェハＷはサセプタ９に保持され、前記サセプタ９の下側に備えら
れるヒータ１０により加熱される。また反応室３の上側には、前記ウェハＷに対して紫外
光を照射する紫外光照射手段６と、前記紫外光照射手段６からの紫外光を前記反応室３内
に取り込むための窓８が設けられている。前記紫外光照射手段６は紫外光照射制御手段７
により制御される。前記反応室３内の排気側には、圧力を制御する圧力制御手段１３が設
けられている。前記ヒータ１０の温度制御を行う温度制御手段１１が設けられ、前記温度
制御手段１１はメインコントローラ１４に接続される。前記メインコントローラ１４は圧
力制御手段１３に接続され反応室３の圧力を制御する。また、前記ガス流量制御手段５と
前記紫外光照射手段６に接続され、前記材料ガスを供給するタイミングと前記紫外光を照
射するタイミングを制御するように構成されている。
【００１０】
次に、上述の基板処理装置を用いて、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程とし
て、基板にＡＬＤ成膜を施す方法について説明する。
【００１１】
ウェハカセット室１に投入されたウェハＷはウェハ搬送室２内の搬送ロボットにより反
応室３に搬入される。反応室３内に搬入されたウェハＷはサセプタ９上に載置される。ウ
ェハＷをヒータ１０により加熱し温度を安定化させた後、ウェハＷに直接原料を流し吸着
させる。原料ガスを排気あるいは不活性ガス等を流しながら排気した後、そのまま、ある
いは僅かに酸素等の第２の反応物質を流しながら数百ミリ秒から数秒間紫外光を照射し、
排気する。このようにしてＡＬＤにより第一層目が形成される。これらの原料ガスの導入
から紫外線照射後の排気までを１サイクルとし、所望の膜厚になるまでこのサイクルを繰
り返す。成膜が終了したウェハは反応室３から搬送ロボットによってウェハカセット室１
に搬出される。
【００１２】
以下、本発明のＡＬＤ成膜の原理について示す。
図３に成膜原料の一例としてＺｒ原料、例えばＺｒＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３の構
造と結合エネルギーの例を示す。図３より、金属（Ｚｒ）とＯ（Ｚｒ−Ｏ）の結合エネル
ギーは５．２ｅＶ、酸素と炭素（Ｏ−Ｃ）の結合エネルギーは３．７〜４．５ｅＶ、炭素
と水素（Ｃ−Ｈ）の結合エネルギーは４．５ｅＶ、炭素と炭素（Ｃ−Ｃ）の結合エネルギ
ーは３．７ｅＶである。以上のように、金属と酸素の結合エネルギーは一般にＣ−Ｏ、Ｃ
−Ｈ結合よりも大きい。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
表１に紫外線の持つエネルギーを示す。例えばＸｅランプの場合、ランプの持つエネル
ギーは図３に示した有機金属のそれぞれの結合エネルギーより大きいため、結合は切断さ
れる。Ａｒランプ、Ｋｒランプ、ＫｒＣｌランプの場合についても同様のことがいえる。
それとともに、僅かに酸素を流す場合は、わずかに流れている酸素がオゾン化もしくは励
起酸化原子になる。切断された有機物はこれらと反応しＣＯ２やＨ２Ｏとなり膜中から排
出され、金属酸化物になる。膜中から排出されるＣＯ２やＨ２Ｏは従来のＡＬＤと比較し
て少量であるため、極めて短時間に排出することが可能となり、成膜速度の高速化が可能
となる。
【００１５】
図２に従来の反応サイクルと本発明の反応サイクルの１サイクル当たりにかかる時間の
比較を示す。これら２つの反応サイクルを比較すると、本発明によるもののほうが従来の
方法と比べ、処理時間が短時間で済んでいることがわかる。例として、原料導入サイクル
、反応物質導入サイクル、排気のそれぞれにかかる時間を１秒、紫外線照射時間を０．１
秒とすると、本発明によるもののほうが従来の方法よりも２２．５％速く処理が終了する
。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態（第１の実施例）に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【図２】１サイクル当たりにかかる時間の従来サイクルと本発明の反応サイクルとの比較を示す図である。
【図３】有機金属の構造と結合エネルギーの例である。
【符号の説明】
【００１７】
１  ウェハカセット室
２  ウェハ搬送室
３  反応室
４  ガス導入手段
５  ガス流量制御手段
６  紫外光照射手段
７  紫外光照射制御手段
８  窓
９  サセプタ
１０  ヒータ
１１  温度制御手段
１３  圧力制御手段
１４  メインコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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